一种分布式低成本高校校园能耗监测系统技术方案

本发明专利技术在于公开了一种分布式低成本高校校园能耗监测系统，包括通用PC、监控主机、网关和能耗节点四类节点组成，所述通用PC、所述监控主机和若干所述网关通过以太网连入高校校园网，若干所述网关再通过无线传感网络与若干所述能耗节点连接。本发明专利技术骨干网络建设和维护成本低、方便灵活；系统中开发了小巧的核心ZigBee模块，嵌入到现有能耗检测仪表，从而构成具有通信组网功能的能耗节点，保护了现有投资，使系统易于应用和推广；系统网关嵌入了Webserver，以网页形式发布能耗数据，构成了分布式能耗监测系统，提高了系统可靠性，便于管理和师生参与。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动化系统，具体的涉及ー种分布式低成本高校校园能耗监测系统。
技术介绍
有效降低大型公共建筑能耗和水耗，是我国建设节约型社会的艰巨任务。近年来，我国高等教育快速发展，校园建筑面积大幅度増加，作为典型的大型公共建筑群，大学校园节能、节水具有重要经济意义和社会意义。近年来，我国陆续启动了三批72所“节约型校园 建设”示范高校，多方面、多层次地推进了节约型校园建设。建设节约型校园，能耗监测系统建设是基础，同时也是高校建设节约型校园的主要瓶颈。由于技术发展情况等，目前能耗监测系统大多采用了エ业自动化集中式监控体系结构，多采用了エ业自动化网络、软件和设备，系统成本、维护成本、管理成本难以降低。成本高、技术体系相对独立，一定程度上限制了示范系统的进ー步推广和普及。目前，我国多数高校还没有完善的能耗监控系统，往往采用人工抄表和统计，工作量大，繁杂单调，也常常只限于全校层面总体数据，还难以将节水、节电工作与基层单位以致具体科室、实验室エ作结合，从而使工作成效打了折扣，甚至从一定程度上缺失了师生的參与。设计、开发低成本、集成扩展灵活、访问方便的校园能耗监测系统，将有利于改善中小规模高校能耗管理现实状況。随着高校校园信息化发展，以及物联网产业和技术发展，在高校校园建设低成本、分布式能耗监测系统已经成为可能。无线传感网络的发展，为耗能、耗水设备接入网络和通信提供了低成本、便捷方案；校园网络有线和无线以太网覆盖，为校园能耗监测提供了无处不在、低成本、免维护的接入网络。
技术实现思路
高校中能耗监测系统建设、维护成本高昂，不易普及推广，已经成为节约校园建设瓶颈。本专利技术充分考虑高校能耗监测需求和特点，构建建设与维护成本低廉、使用方便高效、益于普及推广的高校能耗监测系统。系统采用低成本无线传感网络技木，实现能耗设备数据采集和通信组网，构建方便灵活，降低了建设、改造和运行维护成本；系统采用分布式体系结构，提高了系统可靠性、灵活性；系统主干网依托校园网网络，降低了建设成本，益于运行管理和拓展，便于师生參，从而真正落实节约校园建设。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现ー种分布式低成本高校校园能耗监测系统，包括通用PC、监控主机、网关和能耗节点四类节点组成，所述通用PC、所述监控主机和若干所述网关通过以太网连入高校校园网，若干所述网关再通过无线传感网络与若干所述能耗节点连接。进ー步的，所述能耗节点包含ー以MC13213为核心的第一芯片，所述第一芯片上端连接有开关量电路、模拟量电路、串行通信接ロ电路、第一 BDM接ロ、第一天线电路和第ー电源电路。进ー步的，所述网关包含一 MCF52233为核心的第二芯片，所述第二芯片上端连接有第二 BDM接ロ、复位电路、第二电源电路和以太网接ロ电路，所述第二芯片还连接ー以MC13213为核心的第三芯片，所述第三芯片与第二天线电路连接。本专利技术的原理是整个监控系统包括底层基于Zigbee技术的无线传感网络和上层依托校园网的以太网，图中实线连接为以太网，虚线为无线传感网络。系统由能耗节点、网关、监控主机和通用PC四类节点组成。无线传感网络由一定区域内能耗节点和网关组成。系统中开发了 ZigBee核心模块，核心模块以MC13213为核心，除具有ZigBee通信功能外，扩展了模拟量、数字量、串行通信接ロ，嵌入到能耗设备检测仪表，一起构成具有ZigBee通信功能的能耗检测节点，称为能耗节点。网关同时作为ZigBee网络协调器，管理区域内的能耗节点。各个能耗节点具有 网状网通信功能和自组网功能。能耗节点能够直接与协调器通信，也能够通过其它能耗节点以多跳方式与协调器通信。网状网自组网能力和多跳路由增强了无线传感网络可靠性和覆盖能力，同时大幅度降低网络建设和维护成本。采用核心模块嵌入到现有能耗监测仪表，利用了现有设备，保护了现有投资。网关以MCF52233为核心，扩展了 10M/100M以太网接ロ，同时通过串ロ扩展了MC13213，具有ZigBee通信功能。网关既提供无线传感网络/以太网接入，也作为ZigBee协调器节点，管理区域内能耗节点，包括系统管理和网络管理。ZigBee网络有16个可用信道，网关初始化时向监控主机申请信道，监控主机应用染色算法，为各个网关分配信道资源。网关将获得的信道作为所在子网工作信道。网关采集区域能耗数据，一方面作为Modbus从站，响应监控计算机轮询，向监控计算机发送能耗数据；另一方面，网关嵌入了 Webserver,以网页形式发布区域能耗数据。以后以2种方式向提供能耗节点节点的以太网接入。监控主机通过校园网和网关，监测能耗节点数据。校园网上装有标准IE浏览器的通用PC机都可以通过浏览网关了解区域能耗数据。本专利技术的有益效果是 I、该系统基于校园网络，骨干网络建设和维护成本低、方便灵活。2、该系统中开发了小巧的核心ZigBee模块，嵌入到现有能耗检测仪表，从而构成具有通信组网功能的能耗节点，保护了现有投资，使系统易于应用性和推广。3、该系统网关嵌入了 Webserver，以网页形式发布能耗数据，构成了分布式能耗监测系统，提高了系统可靠性，便于管理和师生參与。附图说明图I为本专利技术的监控系统体系的结构示意图。图2为本专利技术的能耗节点的核心模块电路示意图。图3为本专利技术的网关电路不意图。图4为本专利技术的主芯片、外围电路和BDM接ロ示意图。图5为本专利技术的天线电路示意图。图6为本专利技术串ロ电路示意图。图7为本专利技术的电源电路示意图。图8为本专利技术的模拟量和开关量接ロ不意图。图9为本专利技术的主芯片和复位电路示意图。图10为本专利技术的以太网接ロ电路图。图中标号说明1、通用PC，2、监控主机，3、网关，4、能耗节点，5、以太网(校园网)，6、无线传感网络，7、第一芯片，8、开关量电路，9、模拟量电路，10、串行通信接ロ电路，11、第 一 BDM接ロ，12、第一天线电路，13、第一电源电路，14、第二芯片，15、第二 BDM接ロ，16、复位电路，17、第二电源电路，18、以太网接ロ电路，19、第三芯片，20、第二天线电路。具体实施例方式下面将參考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。參见图I所示，ー种分布式低成本高校校园能耗监测系统，包括通用PC1、监控主机2、网关3和能耗节点4四类节点组成，所述通用PC1、所述监控主机2和若干所述网关3通过以太网5连入高校校园网，若干所述网关5再通过无线传感网络6与若干所述能耗节点4连接。參见图2所示，进ー步的，所述能耗节点4包含ー以MC13213为核心的第一芯片7，所述第一芯片7上端连接有开关量电路8、模拟量电路9、串行通信接ロ电路10、第一 BDM接ロ 11、第一天线电路12和第一电源电路13。參见图3所示，进ー步的，所述网关3包含一 MCF52233为核心的第二芯片14，所述第二芯片14上端连接有第二 BDM接ロ 15、复位电路16、第二电源电路17和以太网接ロ电路18，所述第二芯片14还连接ー以MC13213为核心的第三芯片19，所述第三芯片19与第ニ天线电路20连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式低成本高校校园能耗监测系统，包括通用PC（1）、监控主机（2）、网关（3）和能耗节点（4）四类节点组成，其特征在于：所述通用PC（1）、所述监控主机（2）和若干所述网关（3）通过以太网（5）连入高校校园网，若干所述网关（5）再通过无线传感网络（6）与若干所述能耗节点（4）连接。

【技术特征摘要】
1.ー种分布式低成本高校校园能耗监测系统，包括通用PC (I)、监控主机(2)、网关(3)和能耗节点(4)四类节点组成，其特征在于所述通用PC (I)、所述监控主机(2)和若干所述网关(3)通过以太网(5)连入高校校园网，若干所述网关(5)再通过无线传感网络(6)与若干所述能耗节点(4)连接。2.根据权利要求I所述分布式低成本高校校园能耗监测系统，其特征在于所述能耗节点(4)包含ー以MC13213为核心的第一芯片(7)，所述第一芯片(7)上端连接有开关量电路(8)、模拟量...

【专利技术属性】
技术研发人员：许洪华，许尤，
申请(专利权)人：苏州科技学院，
类型：发明
国别省市：